PRAKTYCZNE OBLICZENIA W INSTALACJACH SŁONECZNEGO OGRZEWANIA WODY

(1)

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej Nr 27

XXXV Konferencja Naukowo - Techniczna GDAŃSKIE DNI ELEKTRYKI’ 2010

Stowarzyszenie Elektryków Polskich Oddział Gdański Referat nr 5

______________________________________________________________________________________________________________________________

Recenzent: Dr inż. Jerzy Buriak – Wydział Elektrotechniki i Automatyki

PRAKTYCZNE OBLICZENIA W INSTALACJACH SŁONECZNEGO OGRZEWANIA WODY

Zdzisław KUSTO

Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Elektroenergetyki tel: 58 347 23 54, 609-244-546, E-mail: z.kusto@ely.pg.gda.pl, zdzisław.kusto@wp.pl

Streszczenie: Najbardziej efektywne pod względem technicznym i ekonomicznym jest słoneczne ogrzewanie wody użytko- wej, do którego można już znaleźć obszary ekonomicznej opłacal- ności. W artykule skoncentrowano się na obliczeniach rocznego bilansu ciepła w instalacji słonecznego ogrzewania wody użytko- wej. Do obliczeń wykorzystano charakterystyki sprawnościowe rzeczywiście istniejących kolektorów słonecznych. W opracowaniu opisano metodę postępowania przy wyborze typu kolektora najlepiej pasującego do zadanych warunków użytkowania oraz przedstawiono uzasadnienie proponowanej metody. Dodatkowo pokazano przykłady obliczeniowe.

Słowa kluczowe: Instalacja słoneczna. Ogrzewanie wody. Obil- czenia praktyczne.

1. WSTĘP

W dotychczasowych sposobach wykorzystania energii słonecznego promieniowania najbardziej efektywne pod względem technicznym i ekonomicznym jest słoneczne ogrzewanie wody użytkowej, do którego można już znaleźć obszary ekonomicznej opłacalności.

W związku z powyższym w artykule skoncentrowano się na obliczeniach rocznego bilansu ciepła w instalacji sło- necznego ogrzewania wody użytkowej. Do obliczeń wykorzystano charakterystyki sprawnościowe rzeczywiście istnie- jących kolektorów słonecznych, których typy, nazwy i pro- ducenci są znani autorowi¹⁾ [1]. W opracowaniu opisano metodę postępowania przy wyborze typu kolektora najlepiej pasującego do zadanych warunków użytkowania. Kolejne cztery typy kolektorów zidentyfikowano numeracją:

1. kolektor płaski starszego typu z selektywnym absorberem (tzw: „czarny chrom”),

2. nowoczesny kolektor płaski z selektywnym absorberem z roku 2006,

3. nowoczesny kolektor płaski z selektywnym absorberem z roku 2007,

4. kolektor próżniowy z selektywny absorberem przystosowany do pracy w podwyższonej temperaturze.

1)Kolektory słoneczne dostępne na polskim rynku.

2. SPRAWNOŚĆ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH W instalacji słonecznego ogrzewania wody bateria ko- lektorów składa się z wymaganej liczby paneli (kilku, kilku- nastu, ...) połączonych ze sobą najczęściej równolegle. Prze- twarzanie energii promieniowania słonecznego na ciepło odbywa się ze sprawnością zależną od szeregu danych kon- strukcyjnych każdego z pojedynczych paneli, jak też całej baterii kolektorów. Spośród tych danych do najważniejszych należą:

- jakość selektywności absorbera,

- wielkość podciśnienia panującego w przestrzeni po- między przeźroczystą osłoną kolektora (np.: szyba szklana) a absorberem (dla kolektorów próżniowych).

Sprawność kolektorów jest zależna od różnicy temperatury pomiędzy płytą absorbera a powietrzem atmosferycz- nym oraz mocy promieniowania słonecznego. Jest wystar- czająco dokładnie opisana prostą zależnością wielomianową o następującej postaci:

Kolektor 1:



_kol  0,842(0,6600,1050 ) , Kolektor 2:



_kol  0,846(4,0400,0080(T_inT_a)) , Kolektor 3:



_kol  0,820(3,6090,0036(T_inT_a)) ^, Kolektor 4:



_kol  0,568(1,2400,0038(T_inT_a)) , (1)

gdzie:

I T T_in _a

  ,

T_in - temperatura absorbera u wlotu do kolektora, ⁰C, T_a - temperatura powietrza atmosferycznego, ⁰C, I - moc promieniowania słonecznego, W/m².

(2)

Rys. 1. Graficzna ilustracja zależności (1) opisujących sprawność kolektorów słonecznych

Na rys. 1 przedstawiona jest graficzna ilustracja zależ- ności (1). Analizując przebieg zmienności funkcji można zauważyć, że jeśli użytkownik instalacji słonecznej chce akumulować ciepło w podwyższonej temperaturze²⁾, wów- czas powinien zainstalować baterię kolektorów 4, jeśli gro- madzone ciepło będzie w stosunkowo niskiej temperaturze, wówczas należy instalować kolektory 1, 2, 3.

Spostrzeżenie o rodzaju zastosowanego typu kolektora słonecznego ma także swoje przełożenie na bilans energetyczny instalacji słonecznej. Można to zaobserwować w ni- żej zamieszczonych wynikach obliczeń udziału energii sło- necznej w pokryciu zapotrzebowania na ciepło

3. BILANS CIEPLNY INSTALACJI SŁONECZNE- GO OGRZEWANIA WODY

Instalacja słoneczna musi współpracować z innym źró- dłem tworząc hybrydowe źródło ciepła. Najczęściej źródłem tym jest wodny kocioł olejowy, gazowy lub podgrzewacz wody – gazowy lub elektryczny. Wszystkie konwencjonalne nośniki energetyczne pozwalają łatwo regulować moc ciepl- ną konwencjonalnego podgrzewacza wody, co jest bardzo istotne we współpracy instalacją słoneczną, charakteryzującą się dużą zmiennością w podaży ciepła - odpowiednio do zmienności nasłonecznienia. Funkcjonalny schemat instalacji jest przedstawiony na rys. 2.

Rys. 2. Funkcjonalny schemat słonecznej hybrydowej instalacji ogrzewania wody użytkowej

2)Ciepło jest magazynowane w wodnym zbiorniku akumulacyjnym. Woda nie może osiągnąć temperatury wrzenia. Zaleca się, aby temperatura wody w akumulatorze nie przekraczała 90 ⁰C.

W wyposażeniu hybrydowej instalacji ogrzewania są następujące podstawowe urządzenia:

- bateria płaskich kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni użytkowej - Fk,

- wodny zbiornik akumulacyjny o pojemności - V, - rurociągi, armatura, oprzyrządowanie i opomiarowanie

instalacji słonecznej,

- konwencjonalny podgrzewacz wody (olejowy, elektryczny, gazowy), którego zadaniem jest podgrzać wodę do temperatury użytkowej - twu, gdy podgrzanie sło- neczne jest niewystarczające (tsol < t_wu),

- instalacja uzupełniająca wodę w zbiorniku akumulacyjnym (zimna woda).

Bilans ciepła w przedziale rocznym wykonano z wyko- rzystaniem modelu symulacyjnego, przeprowadzając wielo- wariantowe studium parametryczne w wariantach zestawienia urządzeń instalacji ogrzewania. Każdemu wariantowi przyporządkowano jeden z wyżej wymienionych typów ko- lektorów słonecznych. W rezultacie obliczeń dla każdego wariantu wyznaczono funkcję opisującą udział energii sło- necznej w pokryciu rocznego zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użytkowej (dalej zwany w skrócie „udzia- łem”). Należy wyraźnie zaznaczyć, że sporządzony roczny bilans ciepła i wyznaczone funkcje udziałów odnoszą się do energii liczonej na poziomie użytecznym. Wykresy funkcji oraz zestawienia tabelaryczne przedstawiono na rys. 3 i w tabeli 1 [2,3,4].

Bilans energetyczny instalacji słonecznej obliczono dla małego odbiorcy (kilkuosobowej rodziny) i na tej podstawie wyznaczono charakterystyki udziałów – usol – jako funkcje zmiennej uogólnionej – Qf – opisanej zależnością (2) (opra- cowaną przez autora we wcześniejszych pracach) ³⁾.

k k os

k k

f M

F L

m

Q F 

 

 40 40

(2)

Pojedyncze czynniki zmiennej uogólnionej można ko- jarzyć ze sobą tworząc kolejne zespołowe zmienne parametryczne, które są często stosowane w praktyce:

1) dobowe zużycie ciepłej wody przez odbiorcę, dm³/dobę:

os k

k m L

M   , (3)

2) powierzchnia baterii kolektorów na jedną osobę, m²/osobę:

os k

k L

f  F , (4)

W wykonanych obliczeniach stwierdzono, że wyżej wartości udziałów – usol – są przede wszystkim zależne od zmiennej uogólnionej (2), z kolei wpływ objętości zbiornika akumulacyjnego na te zależności jest bardzo słaby – prak- tycznie pomijalnie mały pod warunkiem, że w zbiorniku tym jest co najmniej 200 dm³ wody ³⁾. Obliczenia wpływu po- jemności zbiornika magazynującego ciepłą wodę wykonano dla wielu wariantów zapotrzebowania na ciepłą wodę i ty- pów kolektorów słonecznych. Rezultaty wszystkich obliczeń były podobne. Przykładową ilustrację wyników tych obli- czeń przedstawiono na rys. 4.

3)Prace własne autora wykonane w ramach badań własnych.

Pobrano z mostwiedzy.pl

(3)

Rys. 3. Udział energii słonecznej w pokryciu rocznego zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użytkowej – liczony na poziomie energii uży- tecznej - dla czterech wariatów baterii kolek- trów słonecznych

Wykresy na rysunkach 3 i 4 pokazują przebiegi uśred- nione. Odchylenia od wartości średnich wynoszą około

5%. Można je przyjąć za wstępną ocenę błędu zrealizo- wanej metody obliczeniowej szacowaną z dokładnością do przyjętych założeń: wartości nasłonecznienia, zewnętrznej temperatury otoczenia.

W obliczeniach orientacyjnych dla wstępnego rozezna- nia efektów energetycznych, które można uzyskać z instalacji słonecznej, przyjmuje się sprawność energetyczną tej instalacji i, przy znanej wartości nasłonecznienia, wyznacza się ilość pozyskanego efektywnie ciepła słonecznego w wodzie użytkowej. Przyjęcie założeń do takich orientacyjnych oszacowań wymaga uzasadnionej weryfikacji. W tym celu wykonano obliczenia na modelu symulacyjnym dla instalacji słonecznej z baterią kolektorów nr 1.

Wzrost udziału energii słonecznej w pokryciu zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użytkowej powoduje spadek sprawności baterii kolektorów i całej instalacji sło- necznej.

Wykres zmian średniej rocznej sprawności instalacji pokazano na rys. 5

Tabela 1. Udział energii słonecznej w pokryciu rocznego zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użytkowej – liczony na poziomie energii użytecznej - dla czterech wariatów baterii kolektorów słonecznych

Qf Kolektor 1 Kolektor 2 Kolektor 3 Kolektor 4

0 0 0 0 0

0,05 0,055 0,06 0,06 0,05

0,1 0,11 0,12 0,12 0,1

0,15 0,167 0,18 0,18 0,15

0,2 0,216 0,234 0,24 0,2

0,25 0,261 0,285 0,296 0,245

0,3 0,304 0,331 0,346 0,29

0,35 0,34 0,37 0,395 0,337

0,4 0,375 0,409 0,435 0,38

0,45 0,403 0,442 0,469 0,423

0,5 0,43 0,47 0,497 0,46

0,55 0,45 0,495 0,52 0,49

0,6 0,47 0,514 0,536 0,517

0,65 0,486 0,531 0,552 0,538

0,7 0,505 0,546 0,563 0,557

0,75 0,518 0,558 0,573 0,572

0,8 0,529 0,57 0,582 0,585

0,85 0,539 0,58 0,59 0,598

0,9 0,545 0,588 0,598 0,61

0,95 0,552 0,596 0,604 0,62

1 0,56 0,602 0,61 0,63

1,05 0,565 0,6085 0,615 0,638

1,1 0,57 0,614 0,62 0,645

1,15 0,576 0,618 0,624 0,651

1,2 0,579 0,623 0,627 0,657

1,25 0,582 0,627 0,631 0,663

1,3 0,585 0,63 0,6345 0,667

1,35 0,5875 0,6325 0,6371 0,671

1,4 0,59 0,635 0,64 0,675

1,45 0,5925 0,637 0,6425 0,678

1,5 0,595 0,639 0,645 0,682

1,55 0,5975 0,642 0,6475 0,6857

1,6 0,6 0,643 0,65 0,69

1,65 0,6025 0,645 0,6525 0,6925

1,7 0,605 0,647 0,655 0,696

1,75 0,607 0,648 0,6575 0,7

1,8 0,609 0,6495 0,66 0,705

1,85 0,6105 0,6508 0,6625 0,708

1,9 0,612 0,6523 0,665 0,712

1,95 0,613 0,653 0,6675 0,716

2 0,615 0,654 0,67 0,72

Rys. 4. Przykładowa ilustracja wpływu pojemności zbiornika akumulacyjnego na udział energii słonecznej w pokryciu rocznego zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użytkowej

(4)

Rys. 5. Średnia roczna sprawność instalacji słoneczne- go ogrzewania wody użytkowej

4. PRZYKŁADY OBLICZENIOWE Przykład 1

Każda z osób dziesięcioosobowego odbiorcy zużywa w ciągu doby 80 litrów ciepłej wody (założona wartość śre- dnia roczna). Jaka powinna być powierzchnia baterii kolek- torów w hybrydowej instalacji słonecznego ogrzewania wody, aby w ciągu roku pozyskać użytecznie co najmniej 50% ciepła z energii słonecznej?

Rozwiązanie Dane:

L_os = 10, m_k = 80 dm³ przez jedną osobę w ciągu doby W pierwszej wersji rozwiązania założymy, że będą in- stalowane kolektory nr 2. Każdy panel kolektorowy ma powierzchnię czynną Fk1 = 2 m².

Pojemność wodnego zbiornika akumulacyjnego nie ma wpływu na wielkość rocznego udziału energii słonecznej (patrz wyżej), wobec tego w obliczeniach w przykładzie nie będzie uwzględniana, pod warunkiem, że jest większa od 200 litrów. Projektant dobiera pojemność zbiornika wygod- ną dla użytkownika.

Do obliczenia wykorzystujemy zależność (2) oraz wykres dla kolektora 2 - z rys. 3 lub dane liczbowe z tabeli 1.

Dobowe zużycie ciepłej wody przez odbiorcę jest rów- ne:

800 10

80 





 _k _os

k m L

M dm³ = 800 kg.

Z wykresu znajdujemy:

57 , 0 800 ~

40 5 40

,

0      

 ^k

k k f

sol

F M

Q F

u ^.

Stąd: 11,4 ²

40 800 57 ,

0   m

k 

F ^.

Liczba paneli kolektorów:

5,7 6

2 4 , 11

1







 _pan

k k

pan n

F

n F ^.

Rzeczywista czynna powierzchnia baterii kolektorów:

F_k  n_panF_k₁  62  12m²,

Rzeczywista wartość udziału energii słonecznej w pokryciu rocznego zapotrzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użyt- kowej:

514 , 0 6

, 800 0

12

40  40   

 _sol

k k

f u

M

Q F ^.

W drugiej wersji rozwiązania założymy, że będą insta- lowane kolektory nr 3. Każdy panel kolektorowy ma po- wierzchnię czynną Fk1 = 1,9 m².

Z wykresu odczytujemy:

52 , 0 800 ~ 40 5 40

,

0  

 





 ^k

k k f

sol

F M

Q F

u .

Stąd: 10,4 ²

40 800 52 ,

0   m

k 

F .

5,47 6

9 , 1

4 , 10

1







 _pan

k k

pan n

F

n F .

m2

4 , 11 9 , 1

1  6 



 _pan _k

k n F

F .

53 , 0 57

, 800 0

4 , 11 40

40     

 _sol

k k

f u

M

Q F .

W trzeciej wersji rozwiązania założymy, że będą insta- lowane kolektory nr 4. Każdy panel kolektorowy ma po- wierzchnię czynną Fk1 = 2,5 m².

Z wykresu odczytujemy:

57 , 0 800 ~

40 5 40

,

0      

 ^k

k k f

sol

F M

Q F

u ^.

Stąd: 11,4 ²

40 800 57 ,

0   m

k 

F ^.

5 56

, 5 4 , 2

4 , 11

1







 _pan

k k

pan n

F

n F .

m2

5 , 12 5 , 2

1  5 



 _pan _k

k n F

F .

53 , 0

~ 625

, 800 0

5 , 12

40  40   

 _sol

k k

f u

M

Q F ^.

(5)

Przykład 2

Obliczyć powierzchnię baterii kolektorów jak w Przykładzie 1 dla następujących przypadków:

a) każda osoba zużywa w ciągu doby średnio 120 litrów ciepłej wody, w ciągu roku należy pozyskać użytecznie co najmniej 50% ciepła z energii słonecznej,

b) każda osoba zużywa w ciągu doby średnio 40 litrów ciepłej wody, w ciągu roku należy pozyskać użytecznie co najmniej 50% ciepła z energii słonecznej,

c) każda osoba zużywa w ciągu doby średnio 80 litrów ciepłej wody, w ciągu roku należy pozyskać użytecznie co najmniej 60% ciepła z energii słonecznej.

Rozwiązanie

Wykonanie obliczeń jest identyczne, jak w Przykładzie 1.

Wyniki obliczeń dla trzech przypadków zapisane są poniżej w zestawieniu tabelarycznym.

Przypadek 1

dm3

120 5 , 0





k sol

m u

Przypadek 2

dm3

40 5 , 0





k sol

m u

Przypadek 3

dm3

80 6 , 0





k sol

m u

Kolektory nr 2

F_k = 18 m² usol = 0,514

F_k = 6 m² usol = 0,514

F_k = 20 m² usol = 0,610 Kolektory

nr 3

F_k = 17,1 m² usol = 0,53

F_k = 5,7 m² usol = 0,53

F_k = 19 m² usol = 0,604 Kolektory

nr 4

F_k = 17,5 m² usol = 0,50

F_k = 7,5 m² usol = 0,573

F_k = 17,5 m² usol = 0,60

Przykład 3

Każda osoba u czteroosobowego odbiorcy zużywa w ciągu doby średnio 60 litrów ciepłej wody o obliczeniowej temperaturze równej twu = 45 ⁰C. Zimna woda uzupełniają- ca, pobierana z ujęcia głębinowego, ma temperaturę równą t_wo = 10 ⁰C. Źródłem ciepła jest instalacja hybrydowa, w któ- rej pracują:

- instalacja słoneczna, w której bateria kolektorów zło- żona jest z trzech paneli pierwszego typu, każdy o po- wierzchni czynnej równej Fk1 = 1,7 m²,

- elektryczny podgrzewacz wody o sprawności _e = 0,99.

Należy obliczyć:

- ilość ciepła na poziomie użytecznym uzyskaną w ciągu roku z instalacji słonecznej,

- ilość ciepła na poziomie użytecznym uzyskaną w ciągu roku z pogrzewacza elektrycznego,

- roczne zużycie energii elektrycznej na podgrzewanie wody.

Rozwiązanie

Roczne zapotrzebowanie na ciepło w ciepłej wodzie użyt- kowej można wyznaczyć według zależności:

Q_zap = 1529,35



m_k



L_os



(t_wu - t_wo)



10^-6 , [GJ/a] ⁴⁾ (5)

4)W sporządzeniu bilansu kalorymetrycznego zakłada się, że zuży- cie wody jest jednakowe we wszystkich dniach roku. Liczba 1529,35 jest iloczynem liczby dni w roku – 365 – i ciepła właści- wego wody – 4,19 kJ/(kg^.K)

Q_zap = 1529,35



60



4



(45 - 10)



10^-6 = 12,85 GJ/a.

Mk = mk.

Los = 60 ^.4 = 240 dm³/dobę Powierzchnia baterii kolektorów:

F_k = n_pan^.F_k1 = 3 ^.1,7 = 5,1 m². Dla kolektorów nr 1:

537 , 0

~ 85

, 0 240 ~

1 , 5

40  40   

 _sol

k k

f u

M

Q F ^.

Ilość uzyskanego ciepła użytecznego z energii słonecznej:

Q_sol = Q_zap



u_sol = 0,537 ^. 12,85 = 6,90 GJ/a.

Pozostałą ilość ciepła użytecznego trzeba uzyskać z energii elektrycznej:

Q_konw = Q_zap



(1-u_sol) = (1-0,537) ^. 12,85 = 0,463 ^. 12.85 = = 5,95 GJ/a.

Ciepło użyteczne jest pozyskane ze sprawnością równą

e = 0,99.

Zużycie energii elektrycznej obliczone na poziomie energii finalnej (na liczniku u odbiorcy) jest równe:

a 01 GJ , 99 6 , 0

95 ,

5 



e konw el

E Q



^,

po przeliczeniu jednostek z GJ na kW^.h:

a h kW 3600s

h J

s W G

k 10 a

GJ ⁶    _  



 



 6,01  ~1670

el

E ^.

5. DYSKUSJA WYNIKÓW OBLICZEŃ

Temperatura wody w zbiorniku magazynującym, speł- niającym rolę zbiornika wyrównawczego (por. rys. 2), ozna- czona symbolem t_s  t_sol, może być niższa od wymaganej temperatury użytecznej (równej 45 ⁰C). Wówczas woda musi być podgrzana konwencjonalnie. Należy jednak pamię- tać o tym, że płyn w obiegu pierwotnym (bateria kolektorów słonecznych + wymiennik ciepła w zbiorniku akumulacyj- nym) musi mieć temperaturę wyższą od temperatury ts, bo tylko wtedy jest możliwe przekazywanie ciepła z baterii kolektorów do akumulatora.

Praca w podwyższonym zakresie temperatury wody wymaga zwiększenia powierzchni baterii kolektorów, które są przystosowane do takiej pracy. Muszą one mieć odpowiednio wysoką sprawność. Do tego przypadku najbardziej przystosowany jest kolektor nr 4 – selektywny, z obniżonym ciśnieniem gazu zawartego w przestrzeni pomiędzy absorberem a przeźroczystą pokrywą szklaną (kolektor zaliczany do tzw. kolektorów próżniowych).

Nie można jednak dawać zbyt dużej powierzchni baterii kolektorów ze względu na możliwość doprowadzenia wody do stanu wrzenia w okresie letnim, gdy są duże warto- ści nasłonecznienia.

W artykule opisano charakterystyki udziałów, które są odniesione do przedziału czasowego jednego roku (por. rys.

(6)

3 i 4), który musi być rokiem reprezentatywnym dla zadanej lokalizacji⁵⁾ [5].

Podobne funkcje udziałów można opracować dla prze- działów miesięcznych lub sezonowych – dla baterii wykonanych z różnych typów kolektorów słonecznych⁶⁾. Obli- czenia miesięcznych bilansów ciepła wykonuje się iden- tycznie, jak pokazano w przykładach obliczeniowych. Dają one bardziej dokładny pogląd na możliwość poprawy rocznego bilansu ciepła w instalacji ogrzewania oraz uniknięcia zbyt wysokich wartości temperatury podgrzewanej wody.

Wykorzystane w artykule sprawnościowe charakterystyki kolektorów są charakterystykami kolektorów aktualnie istniejących na polskim rynku. Uzyskane w obliczeniach ich charakterystyki eksploatacyjne (charakterystyki udziałów) nie powinny być wykorzystywane do promowania lub dys- kwalifikowania któregokolwiek z wymienionych kolekto- rów. Dobór typu kolektora jest zależny od lokalnych warun- ków klimatycznych (głównie: nasłonecznienia i temperatury powietrza) oraz warunków eksploatacyjnych (wymagana przez użytkownika temperatura wody użytkowej, temperatura wody uzupełniającej, zużycie ciepłej wody, itp.)

Wybór i dopasowanie urządzeń do projektowanej instalacji słonecznej wymaga przeprowadzenia dokładnego i wie- lostronnego studium parametrycznego, w którym ocena bilansu energetycznego jest podstawową a kryteriami wybo- ru są kryterium użyteczności i kryterium ekonomiczne. Któ- re kryterium zostanie przyjęte jako podstawowe powinien zadecydować przyszły użytkownik.

6. BIBLIOGRAFIA

1. Informacje ze stron internetowych i katalogi firmowe z lat 2005-2007 ⁷⁾

2. Kusto Z.: Techniczna i ekonomiczna weryfikacja efektywności słonecznego ogrzewania wody użytko- wej. VIII Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źró- deł Energii. Konferencja Naukowo-Techniczna. Mię- dzybrodzie Żywieckie, 15 – 17 maja 2002

3. Kusto Z.: Konkurencyjność słonecznego ogrzewania wody użytkowej. Międzynarodowa Konferencja

„Odnawialne źródła energii u progu XXI wieku”.

Europejskie Centrum Odnawialnych Źródeł Energii EC BREC. Warszawa, 10 – 11 grudnia 2001

4. Kusto Z.: Prace w trakcie realizacji w ramach prac własnych. Nie publikowane. Politechnika Gdańska, Katedra Elektroenergetyki. 2006 – 2007.

5. Kusto Z.: Charakterystyczne cechy promieniowania słonecznego w Polsce. Modele nasłonecznienia jed- nostkowych powierzchni nachylonych. Instytut Ma- szyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk, Nr rej. 47/80. Gdańsk

5)Opisane charakterystyki udziałów odnoszą się do warunków nasłonecznienia na Wybrzeżu Gdańskim.

6)Takie charakterystyki miesięcznych udziałów dla kolektora nr 1 i dla nasłonecznienia na Wybrzeżu Gdańskim są wykonane przez autora.

7)Adresy znane autorowi. Do udostępnienia na indywidualne ży- czenie.

Wykaz oznaczeń

Eel - roczne zużycie energii elektrycznej na ogrzewanie wody użytkowej, kW^.h/a

F_k - powierzchnia baterii kolektorów słonecz- nych, m²

F_k1 - powierzchnia pojedynczego panelu kolektora słonecznego, m²

H_T - nasłonecznienie płaszczyzny nachylonej do poziomu, kJ/m²

I - moc promieniowania słonecznego, kW/m² L_os - liczba osób użytkownika

M_k - dobowe zużycie ciepłej wody przez odbiorcę - wartość średnia roczna,

kg/dobę (dm³/dobę)

m_k - dobowe zużycie ciepłej wody przez jedną osobę - wartość średnia roczna,

kg/dobę (dm³/dobę)

n_pan - liczba paneli w baterii kolektorów słonecz- nych

Q_f - zmienna uogólniona (opis w tekście opraco- wania)

Q_kol - ilość ciepła wyprowadzona bezpośrednio z baterii kolektorów słonecznych, MJ, (GJ) Q_konw - ilość ciepła w ciepłej wodzie użytkowej,

mierzona na poziomie energii użytecznej, uzyskana z konwencjonalnego źródła ciepła, MJ, (GJ)

Q_sol - ilość ciepła w ciepłej wodzie użytkowej, mierzona na poziomie energii użytecznej, uzyskana z instalacji słonecznej, MJ, (GJ) Q_u - ilość ciepła w ciepłej wodzie użytkowej,

mierzona na poziomie energii użytecznej, użytecznie dostarczona dla odbiorcy, MJ, (GJ)

T_a - temperatura powietrza atmosferycznego, ⁰C T_in - temperatura absorbera i jednocześnie tempe-

ratura płynu obiegu pierwotnego u wlotu do baterii kolektorów słonecznych, ⁰C t_s - temperatura wody w zbiorniku magazynują-

cym (akumulacyjnym) , ⁰C

t_sol - temperatura wody pobieranej przez użytkow- nika bezpośrednio ze zbiornika akumulacyjnego (po podgrzaniu przez instalację sło- neczną) , ⁰C

t_wo - temperatura zimnej wody uzupełniającej,

0C

t_wu - temperatura wody użytkowej, ⁰C u_sol - udział energii słonecznej w pokryciu zapo-

rzebowania na ciepło w ciepłej wodzie użyt- kowej, mierzony na poziomie energii uży- tecznej

V - pojemność zbiornika akumulacyjnego, dm³ (m³)

_e - sprawność elektrycznego układu podgrze- wania wody

kol - sprawność baterii kolektorów słonecznych

(7)

PRACTICAL CALCULATION OF SOLAR WATER HEATING

Key-words: Solar installations, water heating, practical calculations

The technical and economic effective solar low temperature water hating is the best of every possibilities of solar energy conversion. The simple method of annual solar heat balance calculation is the aim of the paper, where the basis of that balance is the efficiency characteristic of solar collectors. That method and several examples of calculation are described in the paper.

(8)